168741 (Джерела і сток СО2), страница 4

Як вуглець, так і фосфор поступають в океан з річковим стоком. Потік вуглецю складає біля г С/год але може збільшиться через інтенсифікацію сільськогосподарської діяльності і лісокористування. Оскільки цикли вуглецю і фосфору взаємозв’язані, корисно оцінити зростання споживання фосфору як добрива в сільському господарстві і промисловості. Річне добування фосфору в 1972 році складало р. І надалі значно зросло. У водні системи (озера, річки, морити) поступає не більш 50% фосфору, а можливо, і значно менше, оскільки частина фосфору, використаного як добрива на полях і в лісах, залишається в грунтах.

Для грубої оцінки можливого зростання первинної продуктивності у водних системах можна вважати, що в процесі фотосинтезу використовується 20-50 % наявної кількості фосфатів і що освічена таким чином органічна речовина стає частиною вуглецевого циклу в океані або залишається у відкладеннях. Така зміна продуктивності приведе до видалення з атмосфери і поверхневих шарів водних систем р. С/рік. Ця кількість відповідає 2-6 % річного викиду вуглецю в атмосферу за рахунок спалювання викопного палива в 1972 році, тому даний процес не можна не враховувати при побудові моделей зміни глобального клімату.

6 Вуглець в континентальній біоті і в грунтах

6.1 Вуглець в біоті і первинна продуктивність

Протягом останніх 20 років були зроблені численні спроби визначення запасів вуглецю в континентальній рослинності і характеристик його річного кругообігу: загальної первинної продуктивності, дихання і утворення детриту. Оцінка, що характеризує стан континентальної біомаси на 1950 рік без урахування сухостою, рівна г С. В більш пізніх роботах, заснованих на більшій кількості даних, вказується, що ця оцінка вмісту вуглецю в живій речовині біомаси швидше за все завищена. В двох дослідженнях, виконаних Дювінье і ін., а також Олсоном і ін., більш детально розглядається неоднорідність існуючих біомів, особливо в тропічних регіонах. Згідно цим двом дослідженням, вміст вуглецю в резервуарі живої континентальної фитомаси на 1970 рік був рівний г С. Однако різні оцінки продуктивності важко порівнювати через відмінність використаних систем класифікації. Зараз стає зрозумілим, що вміст вуглецю у вторинних лісах значний менше ніж в невинних тропічних лісах, а площа, займана першими, більша, ніж вважалася раніше. Багато площ, які раніше передбачалися повністю зайнятими зімкнутими лісами, зараз виявилися зайнятими частково зімкнутими лісами.

Середній час перебування вуглецю в лісових системах складає 16-20 років, але середній вік дерев принаймні в два рази більше, оскільки менше половини чистої первинної продукції перетворюється на целюлозу. Середній час життя вуглецю в рослинах, що не входять в лісові системи, рівний приблизно 3 рокам.

6.2 Вуглець в грунті

За різними оцінками, сумарний вміст вуглецю в складає біля г С. Головна невизначеність існуючих оцінок обумовлена недостатньою повнотою відомостей про площі і вміст вуглецю в торф’яниках планети.

Більш повільний процес розкладання вуглецю в грунтах холодних кліматичних зон приводить до більшої концентрації вуглецю грунтів (на одиницю поверхні) в бореальних лісах і трав’янистих угрупувань середніх широт в порівнянні з тропічними екосистемами. Проте тільки невелика кількість (декілька відсотків або навіть менше) детриту, що поступає щорічно в резервуар грунтів, залишається в них протягом довгого часу. Велика частина мертвої органічної речовини окислюється до за декілька років. В чорноземах біля 98% вуглецю підстилки характеризується часом обігу близько 5 місяців, а 2% вуглецю підстилки залишаються в грунті в середньому протягом 500-1000 років. Ця характерна межа грунтоутворюючого процесу виявляється також в тому, що вік грунтів в середніх широтах, що визначається радіоізотопним методом, складає від декількох сотень до тисячі років і більш. Проте швидкість розкладання органічної речовини при трансформації земель, зайнятих природною рослинністю, в сільськогосподарські угіддя абсолютно інша. Наприклад, висловлюється думка, що 50% органічного вуглецю в грунтах, що використовуються в сільському господарстві Північної Америки, могло бути втрачене унаслідок окислення, оскільки ці грунти почали експлуатуватися до початку минулого століття або на самому його початку.

6.3 Зміни вмісту вуглецю в континентальних екосистемах

За останні 200 років відбулися значні зміни в континентальних екосистемах в результаті зростаючої антропогенної дії. Коли землі, зайняті лісами і трав’янистимиугрупуваннями, перетворюються на сільськогосподарські угіддя, органічна речовина, тобто жива речовина рослин і мертва органічна речовина грунтів, окислюється і поступає в атмосферу у формі . Якась кількість елементарного вуглецю може також зберігатися в грунті у вигляді деревного вугілля (як продукт, що залишився від спалювання лісу) і, таким чином, вилучатися з швидкого обміну у вуглецевому циклі. Вміст вуглецю в різних компонентах екосистем змінюється, оскільки відновлення і деструкція органічної речовини залежать від географічної широти і типу рослинності.

Були проведені численні дослідження, що мали на своїй меті дозволити існуючу невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Грунтуючись на даних цих досліджень, можна прийти до висновку про те, що надходження в атмосферу з 1860 по 1980 рік склало г З і що в 1980 році біотичний викид вуглецю був рівний г С/рік. Крім того, можливий вплив зростаючих атмосферних концентрацій і викидів забруднюючих речовин, таких, як і

7 Прогнози концентрації вуглекислого газу в атмосфері на майбутнє.

Основні висновки

За останні десятиріччя була створена велика кількість моделей глобального вуглецевого циклу, розглядати які в даній роботі не представляється доцільним через те, що вони в достатній мірі складні і об’ємні. Розглянемо лише стисло основні їх висновки. Різні сценарії, використані для прогнозу вмісту в атмосфері в майбутньому, дали схожі результати. Нижче приведена спроба підвести загальний підсумок наших сьогоднішніх знань і припущень, що стосуються проблеми антропогенної зміни концентрації в атмосфері.

• З 1860 по 1984 рік в атмосферу поступило г; за рахунок спалювання викопного палива, швидкість викиду (за даними на 1984 рік) рівна г С/рік.

• Протягом цього ж періоду часу надходження в атмосферу за вирубки лісів і зміни характеру землекористування склало г С, інтенсивність цього надходження рівна г С/рік.

• З середини минулого століття концентрація в атмосфері збільшилася від до млн в 1984 році.

• Основні характеристики глобального вуглецевого циклу добре вивчені. Стало можливим створення кількісних моделей, які можуть бути встановлені в основу прогнозів зростання концентрації в атмосфері при використовуванні певних сценаріїв викиду.

• невизначеності прогнозів вірогідних змін концентрації в майбутньому, одержуваних на основі сценаріїв викидів, значно менше значно менше неточності самих сценаріїв викидів.

• Якщо інтенсивність викидів в атмосферу протягом найближчих чотирьох десятиріч залишиться постійною або зростатиме дуже поволі (не більш 0,5% в рік) і у віддаленішому майбутньому також ростиме дуже поволі, то до кінця XXI століття концентрація атмосферного складе близько 440 млн, тобто не більш, ніж на 60% перевищить доіндустріалльний рівень.

• Якщо інтенсивність викидів протягом найближчих чотирьох десятиріч зростатиме в середньому на 1-2 % в рік, тобто також, як вона зростала з 1973 року до теперішнього часу, а у віддаленішому майбутньому темпи її зростання сповільняться, то подвоєння вмісту в атмосфері в порівнянні з доіндустріальним рівнем відбудеться до кінця XXI століття.

• Основні невизначеності прогнозів концентрації в атмосфері викликані недостатнім знанням ролі наступних чинників:

• швидкості водообміну між поверхневими, проміжними і глибинними шарами океану;

• чутливості морської первинної продукції до змін змісту поживних речовин в поверхневих водах;

• зберігання органічної речовини в осіданнях в прибережних районах (і озерах);

• зміна лужності, і, отже, буферного чинника морської води, викликаних зростанням змісту розчиненого неорганічного вуглецю;

• збільшення інтенсивності фотосинтезу і зростання біомаси і грунтової органічної речовини в континентальних екосистемах за рахунок зростання концентрації в атмосфері і можливого відкладення поживних речовин, що поступають з антропогенних джерел;

• збільшення швидкості розкладання органічної речовини грунтів, особливо в процесі експлуатації лісів;

• утворення деревного вугілля в процесі горіння біомаси.

Величина очікуваної зміни середньої глобальної температури при подвоєнні концентрації приблизно відповідає величині її зміни при переході від останнього льодовикового періоду до міжльодового. Більш помірне споживання викопного палива протягом найближчих десятиріч могло б продовжити можливість його використовування на віддаленішу перспективу. В цьому випадку концентрація в атмосфері не досягне подвоєного значення в порівнянні з доіндустріальним.

Проблема зміни клімату в результаті емісії парникових газів повинна розглядатися як одна з найважливіших сучасних проблем, пов’язаних з довгостроковими діями на оточуюче середовище, і розглядати її потрібно в сукупності з іншими проблемами, викликаними антропогенними діями на природу.

Список літератури

1. Парниковий ефект, зміна клімату і екосистеми. / Під редакцією б. Боліна, Би. Р. Десса, Дж. Ягера, Р. Уорріка. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1989.

2. М.І. Будико. Клімат і життя. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1971.

3. М.І. Будико. Зміни клімату. / Ленінград, Гидрометеоїздат - 1974.